ES2345690T3 - Proceso para la produccion de metionina. - Google Patents
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Abstract
Un proceso para la producción de metionina que comprende la etapa de hidrolizar 5-(β-metilmercaptoetil)hidantoína en presencia de un álcali, en el que la concentración de ácido sulfhídrico es de 5 ppm o menor en una solución usada para la hidrólisis que comprende 5-(β-metilmercaptoetil)hidantoína y el álcali.
Description
Proceso para la producción de metionina.
La presente invención se refiere a un proceso
para la producción de metionina que comprende hidrolizar
5-(\beta-metilmercaptoetil)hidantoína, en
el que se evita la corrosión de un aparato en las etapas
relacionadas con la hidrólisis.
El documento EP 0 780 370 desvela un proceso
para la producción de metionina a través de
5-(2-metil-tioetil)-hidantoína
producida a partir de
3-metiltio-propionaldehído, ácido
cianhídrico, amoniaco y dióxido de carbono.
Un proceso para producir metionina mediante la
hidrólisis de
5-(\beta-metilmercaptoetil)hidantoína (en
lo sucesivo en el presente documento denominada
"M-hidantoína") se realiza normalmente de
acuerdo con el siguiente esquema de reacción en presencia de un
álcali tal como carbonato potásico:
\vskip1.000000\baselineskip
En general, las condiciones de reacción para
esta reacción de hidrólisis incluyen una presión de 0,5 a 1,5 MPaG
y una temperatura de 150 a 200ºC. La resistencia a la corrosión de
los materiales metálicos en estas condiciones de hidrólisis y
también en condiciones para hacer funcionar aparatos asociados
incluyen, por ejemplo, precalentamiento para la hidrólisis y el
tratamiento de gases de escape que es extremadamente estricto
independientemente de que la hidrólisis transcurra en una fase
líquida o una fase de gas. Por lo tanto, para la construcción de
los aparatos, desde el punto de vista de que tienen una resistencia
superior a la corrosión que los de acero inoxidable SUS304L, se
usan acero inoxidable de cromo-níquel austenítico,
titanio, zirconio y acero inoxidable doble que contiene del 21,0 al
30,0% en peso de cromo, del 4,5 al 11,0% en peso de níquel, del 2,5
al 5% en peso de molibdeno y del 0,05 al 0,35% en peso de nitrógeno
como componentes químicos en el acero (consúltese el documento
JP-A-11-217370).
Entre ellos, el acero inoxidable descrito en el documento
JP-A-11-217370 se
usa con frecuencia ya que es menos caro que el titanio y el zirconio
y tiene una excelente resistencia a la corrosión incluso a
temperatura elevada. Sin embargo, durante o después de la etapa de
precalentamiento, la temperatura a veces se eleva hasta 120ºC o
más. En tal caso, una solución sometida a la hidrólisis puede
inducir la corrosión de los materiales, que puede dar como resultado
la corrosión de los materiales metálicos de los aparatos y la
coloración de los productos debida a los iones metálicos eluidos de
los materiales metálicos por corrosión.
Un propósito de la presente invención es
proporcionar un proceso para producir metionina de forma estable
durante un largo período de tiempo evitando la corrosión de los
aparatos usados para la producción de metionina por la hidrólisis
de M-hidantoína a una temperatura elevada.
La presente invención proporciona un proceso
para producir metionina que comprende la etapa de hidrolizar
5-(\beta-metilmercaptoetil)hidantoína en
presencia de un álcali, en el que la concentración de ácido
sulfhídrico es de 5 ppm o menor en solución usada para hidrólisis
que comprende
5-(\beta-metilmercaptoetil)hidantoína y el
álcali.
En una realización preferida de la presente
invención, la concentración de ácido sulfhídrico en una solución
usada para la hidrólisis que comprende
5-(\beta-metilmercaptoetil)hidantoína y el
álcali se mide y se ajusta a 5 ppm o menor, y después se usa la
solución para la hidrólisis.
El método de la presente invención puede
producir metionina de manera estable durante un largo período de
tiempo por la hidrólisis de M-hidantoína en
presencia de un álcali.
En general, la M-hidantoína se
prepara haciendo reaccionar metil mercaptano con acroleína para dar
3-metilmercaptopropionaldehído (en lo sucesivo en
el presente documento abreviado "MAD"), después sometiendo el
MAD a cianohidrinación con ácido cianhídrico para dar
3-metilmercaptopropioncianidrina (en lo sucesivo en
el presente documento denominada "MCH") y sometiendo la MCH a
hidantoinización usando dióxido de carbono y amoniaco. Las fuentes
de dióxido de carbono y amoniaco usadas en la etapa para
hidantoinización pueden ser las usadas convencionalmente. Por
ejemplo, se usan dióxido de carbono y amoniaco, carbonato de amonio
o bicarbonato de amonio en cantidades en exceso con respecto a la
MCH, preferentemente de 1 a 4 veces las cantidades de las cantidades
estequiométricas. En la preparación de
M-hidantoína, las condiciones generales incluyen una
temperatura de reacción de 60 a 85ºC y un tiempo de residencia de 3
a 6 horas.
Después, la M-hidantoína se
hidroliza después en presencia de un álcali tal como hidróxido de
metales alcalinos (por ejemplo, hidróxido sódico o hidróxido
potásico), un carbonato de metales alcalinos (por ejemplo, carbonato
sódico o carbonato potásico) o un hidrogenocarbonato de metales
alcalinos (por ejemplo, hidrogenocarbonato sódico o
hidrogenocarbonato potásico) para formar una sal de metales
alcalinos de metionina. La hidrólisis se realiza normalmente a una
presión de 0,5 a 1,5 MPaG a una temperatura de 150 a 200ºC durante
10 a 20 minutos. El amoniaco y el dióxido de carbono liberados
durante la hidrólisis pueden recuperarse y reciclarse en el proceso
para preparar M-hidantoína.
Después, el líquido obtenido de la hidrólisis se
neutraliza mediante la adición de un ácido o una sustancia ácida
tal como ácido sulfúrico, ácido clorhídrico o dióxido de carbono al
líquido para cristalizar la metionina. La metionina precipitada se
filtra, se separa, se lava opcionalmente con agua y se seca para
obtener metionina en forma de un producto final.
Durante el transcurso de la presente invención,
las etapas relacionadas con la hidrólisis se realizan a una
concentración de ácido sulfhídrico de 5 ppm o menor en la solución
que comprende M-hidantoína y el álcali para que se
sometan a la hidrólisis.
Un método para retirar el ácido sulfhídrico de
la solución no está específicamente limitado, y el ácido sulfhídrico
puede retirarse mediante un método convencional tal como
destilación y rectificación. Como alternativa, puede usarse el
siguiente método para retirar el ácido sulfhídrico.
En un proceso de este tipo para producir
metionina, se presume que el ácido sulfhídrico puede derivarse
normalmente de la etapa para la producción de MAD. Se obtiene MAD
por reacción de metil mercaptano y acroleína, y puede obtenerse MAD
que contiene ácido sulfhídrico a una baja concentración o
sustancialmente nada de ácido sulfhídrico usando la cantidad en
exceso de acroleína con respecto al metil mercaptano. Por lo tanto,
en la presente invención, la solución de
M-hidantoína que contiene ácido sulfhídrico a una
baja concentración, que se someterá a hidrólisis, puede prepararse
generalmente usando MAD que contiene ácido sulfhídrico a una baja
concentración, o puede prepararse preferentemente usando MAD que
sustancialmente no contiene ácido sulfhídrico obtenido mediante el
aumento de la cantidad de acroleína con respecto al metil mercaptano
en el proceso para la preparación de MAD, aunque aumente el coste
de producción total. Como alternativa, cuando la concentración de
ácido sulfhídrico en MAD es alta, es posible añadir una sustancia
que pueda retirar el ácido sulfhídrico (por ejemplo, acroleína,
etc.) a MAD para disminuir la concentración de ácido sulfhídrico.
Por supuesto, cuando está presente ácido sulfhídrico en al álcali
que se usa junto con M-hidantoína, el ácido
sulfhídrico puede retirarse del álcali, o puede usarse un álcali
alternativo que sustancialmente no contiene ácido sulfhídrico, para
que la concentración de ácido sulfhídrico en la solución que va a
someterse a hidrólisis se ajuste a 5 ppm o menor.
El proceso de la presente invención comprende
preferentemente una etapa para medir la concentración de ácido
sulfhídrico en la solución usada para hidrólisis que contiene
M-hidantoína y el álcali y ajustar la concentración
de ácido sulfhídrico en la solución a 5 ppm o menor. La
concentración de ácido sulfhídrico en la solución usada para
hidrólisis que contiene M-hidantoína y el álcali
puede calcularse midiendo por separado las concentraciones de ácido
sulfhídrico en la M-hidantoína y en el álcali y
éstas se suman. Además, como un método para ajustar la
concentración de ácido sulfhídrico en la solución a 5 ppm o menor,
como se ha descrito anteriormente, las concentraciones de ácido
sulfhídrico en M-hidantoína y el álcali se ajustan
por separado a 5 ppm o menor y después la
M-hidantoína y el álcali se mezclan.
En la presente invención, las etapas
relacionadas con la hidrólisis, en las que se emplean las
contramedidas frente a ácido sulfhídrico, se refieren a las etapas
posteriores a la etapa de hidantoinización y hasta la etapa de
hidrólisis, e incluye una etapa de precalentamiento por hidrólisis
proporcionada entre la etapa de hidantoinización y la etapa de
hidrólisis. Como material de los aparatos para su uso en estas
etapas, se usa preferentemente acero inoxidable doble, más
preferentemente, se usa acero inoxidable doble que comprende del
21,0 al 30,0% en peso de cromo, del 4,5 al 11% en peso de níquel,
del 2,5 al 5% en peso de molibdeno y del 0,05 al 0,35% en peso de
nitrógeno como componentes químicos en el acero, más
preferentemente, se usa SUS329J4L, SCS10, UNS S39274, UNS S31260,
UNS S32550, UNS S32760, UNS S32900, UNS S32950, UNS S39277 o UNS
S32750. Entre ellos, se usa particular y preferentemente
SUS329J4L.
\vskip1.000000\baselineskip
En lo sucesivo en el presente documento, el
proceso de la presente invención se explica con más detalle por
medio de los siguientes ejemplos.
Se preparó
5-(\beta-metilmercaptoetil)hidantoína
mediante la hidantoinización de
3-metilmercaptopropioncianidrina con carbonato de
amonio elaborado a partir de dióxido de carbono y amoniaco, y el
carbonato potásico se mezcló con
5-(\beta-metilmercaptoetil)hidantoína para
obtener una solución (concentración de M-hidantoína:
9% en peso; concentración de carbonato potásico: 10% en peso;
concentración de ácido sulfhídrico: menor que el límite de
detección). Esta solución se usó como una solución de ensayo
convencional. A la solución de ensayo convencional se le añadió una
solución acuosa de ácido sulfhídrico que tenía una concentración
conocida para dar una solución de ensayo mostrada en la Tabla
1.
Una muestra de ensayo hecha de SUS329J4L
(DP-3® fabricado por Sumitomo Metal Industries,
Ltd.) se sumergió en la parte de fase líquida de un autoclave de un
litro. Se realizó un ensayo de corrosión cargando 600 ml de cada
líquido de ensayo y manteniéndolo durante 20 horas a 12,0ºC.
El peso de la muestra de ensayo de ensayo se
midió antes y después del ensayo de corrosión, y la velocidad de
corrosión se calculó de acuerdo con la siguiente ecuación:
Velocidad de
corrosión (mm/año) = {[(W_{1}-W_{2})/(d x
S)]/tiempo ensayo (h)} x
8760
W_{1}: Peso (g) de una muestra de ensayo antes
del ensayo de corrosión
W_{2}: Peso (g) de una muestra de ensayo
después del ensayo de corrosión
d: Densidad (g/mm^{3}) de una muestra de
ensayo
S: Área superficial (mm^{2}) de una muestra de
ensayo
Además, se observó visualmente un estado
corroído de la muestra de ensayo. Los resultados se muestran en la
Tabla 1.
Como es evidente a partir de la Tabla 1, las
soluciones de ensayo que comprendían M-hidantoína y
el álcali que tenía una concentración de ácido sulfhídrico que
excede de 5 ppm corroyeron la muestra de ensayo, mientras que las
muestras de ensayo no se corroyeron cuando la concentración de ácido
sulfhídrico en la solución de ensayo era de 5 ppm o menor.
Claims (2)
1. Un proceso para la producción de metionina
que comprende la etapa de hidrolizar
5-(\beta-metilmercaptoetil)hidantoína en
presencia de un álcali, en el que la concentración de ácido
sulfhídrico es de 5 ppm o menor en una solución usada para la
hidrólisis que comprende
5-(\beta-metilmercaptoetil)hidantoína y el
álcali.
2. El proceso de acuerdo con la reivindicación
1, que comprende además una etapa de medición de la concentración
de ácido sulfhídrico en la solución usada para la hidrólisis que
comprende
5-(\beta-metilmercaptoetil)hidantoína y el
álcali y que ajusta la concentración de ácido sulfhídrico en la
solución a 5 ppm o menor, antes del uso de la solución para
hidrólisis.
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